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氯气的制备和氯离子的检验
一、教学目标
1、通过完成氯气的实验室制备，理解实验室制备气体的装置选择原则，形成从问题出发依据探究目的设计探究方案，并运用化学实验进行实验探究的化学核心素养。
2、通过氯气制取过程中对氯气的尾气处理和吸收，培养学生的环保意识，帮助学生理解化学在环境保护中的作用。
3、通过掌握氯离子的检验方法，达成证据推理认知与模型认知的核心素养的形成。
二、教学重难点
1、重点：氯气的制备和氯离子的检验。
2、难点：实验室气体制备装置的选择依据。
三、教学过程
环节一、新课导入
【教师】上节课，我们一起学习了氯气的性质和用途，了解氯气可大量用于制造盐酸，也可用于生产漂白液和漂白粉等。氯气有如此多的用途，那同学们都知道氯气是如何被发现并制得呢？资料显示，18世纪70年代，瑞典化学家舍勒将软锰矿（二氧化锰）与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色、有刺激性气味的气体。直到1810年，英国化学家戴维才确认这种气体是一种新元素组成的单质——氯气。
用软锰矿和浓盐酸制备氯气依旧是目前实验室制备氯气的方法之一。
环节二、氯气的制备原理
【教师】下面，就一起来学习浓盐酸和二氧化锰混合后制备氯气的原理。请同学们写出浓盐酸和二氧化锰反应产生氯气的化学方程式，并指出其中的氧化剂和还原剂。
【学生】MnO2 ＋ 4HCl(浓) MnCl2 ＋ Cl2↑ ＋ 2H2O ，其中二氧化锰做氧化剂、浓盐酸做还原剂。
【教师】请同学们尝试将化学方程式改为离子方程式。
【学生】MnO2 + 4H+ + 2Cl- Mn2+ + Cl2↑ + 2H2O
【教师】在该反应中，浓盐酸还体现什么作用呢？
【学生】浓盐酸既体现还原性又体现酸性。
【教师】可以用稀盐酸代替浓盐酸吗？
【学生】稀盐酸还原性弱，不能代替浓盐酸
【教师】在实际生产中使用过量的二氧化锰与浓盐酸反应，但产生的氯气总比理论值低，为什么？
【学生】随着反应进行，浓盐酸变稀，而当盐酸稀到一定程度就不再与MnO2反应产生Cl2。
【讲解】因此，要想得产生的氯气达到理论值，需要过量的浓盐酸和一定量的二氧化锰反应才可以。
【教师】实验过程中需要加热但温度不能过高，原因是什么？
【学生】温度过高，大量的浓盐酸挥发造成氯气不纯。
【教师】可以用其他的氧化剂来代替二氧化锰吗？
【学生】可以用高锰酸钾、重铬酸钾等强氧化剂来代替。
环节三、氯气制备装置的选择
【过渡】确定反应原理后，如何选择发生装置呢？请同学们积极讨论交流，并根据初中学习过的气体实验室制法填写表格。
【学生】自行填写。
【教师】根据回顾的氧气、二氧化碳制备方案，请同学们设计制备氯气的实验装置。
【学生】首先，通过反应原理得知，反应物一个为固体、一个为液体且需要加热。所以，发生装置为固液加热型。
【教师】具体的实验仪器为酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗。其中圆底烧瓶用来盛放固体二氧化锰，分液漏斗用来盛放浓盐酸。
【提问】为什么一定要采用分液漏斗呢 有什么好处呢？
【学生】防止盐酸挥发，且控制反应速率。
【教师】气体收集装置要如何选择呢？
【讲解】首先收集气体可采用两大类方法分别为：排空气法和排水法。其中，排空气法根据气体与空气密度大小的比较可分为向上排空气法和向下排空气法，收集难溶或微溶于水的气体可采用排水法收集。
【提问】收集氯气需要采用什么方法呢？
【学生】氯气密度大于空气的密度，可采用向上排空气法。
【教师】那可以采用排水法进行收集吗？
【学生】不可以，因为氯气溶于水且可以和水反应。
【教师】那如果将水换成其他氯气不溶解的液体可以吗？所以，可采用排饱和食盐水的方法。其中，饱和食盐水可以在很大程度上减少Cl2在水中的溶解。
【教师】下面，就得到教材上所展示的制备氯气的实验装置图。请同学们根据图片思考：图中装置能否收集到纯净、干燥的氯气？如果不能，杂质是什么？如何除去杂质？
【学生】不能。浓盐酸会挥发，且含有水蒸气。
【讲解】既然有杂质出现，就需要加入除杂装置来分别除去氯化氢气体和水。饱和食盐水可用来除去氯化氢气体，该气体在水中溶解度很大，所以只要尽量减少氯气的损耗即可。因此，选择饱和食盐水来减少氯气在水中的溶解。后面，再加入浓硫酸进行干燥。
【教师】给同学们介绍并总结常见的干燥装置和干燥剂。干燥装置有两种，一种用来装液体试剂的称作洗气瓶，还有一种装固体试剂的称作干燥管或者U形管。常见的干燥剂有浓硫酸（液体干燥剂）、五氧化二磷、无水氯化钙、碱石灰等等。
【教师】最后对氯气进行尾气处理，需要选择什么样的试剂呢？
【学生】可与氯气反应的物质，比如氢氧化钠等强碱溶液。
【教师】回答得非常好!注意不能使用澄清石灰水吸收氯气，因为其中氢氧化钙的含量太少。
【讲解】最后，对氯气进行验满的话，可采用湿润KI淀粉试纸或者湿润蓝色石蕊试纸。
【练习】】实验室制氯气时有如下操作，操作顺序________①③④②⑥⑤_______
① 连接好装置，检查气密性
② 缓缓加热
③ 在烧瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸
④ 通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸
⑤ 将多余氯气用浓NaOH溶液吸收
⑥ 当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气
环节四、氯离子的检验
【实验操作】在三支试管中分别加入2～3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，再分别加入少量稀硝酸。
【教师】请同学们观察实验现象，并填写表格。
【学生1】试管1中产生白色沉淀且不溶解；实验2中产生白色沉淀且不溶解；试管3中产生白色沉淀但沉淀溶解。
【学生2】试管1和2中对应的离子反应方程式均为Cl- + Ag+ = AgCl↓，在试管3中对应的离子方程式则有两个：CO32- + 2Ag+ = Ag2CO3↓；Ag2CO3 + 2H+ = 2Ag+ + CO2↑ + H2O
【实验结论】通过上述实验发现：氯离子存在时沉淀均不会溶解，可得出氯离子的检验所需的试剂为：AgNO3溶液、稀硝酸。反应原理为：Ag++ Cl- = AgCl ↓
【教师】具体操作为：取少量待检液于一个洁净试管中，向试管中加入稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则被检液中含有Cl-。
【提问】检验Cl-时，为什么要加稀硝酸酸化的AgNO3溶液？
【学生】排除CO32- 的干扰。(共19张PPT)
IMPORTANT ELEMENTS IN SEAWATER - SODIUM AND CHLORINE
「第二章 海水中的重要元素——钠和氯 」
氯及其化合物
CHLORINE AND ITS COMPOUNDS
第2课时
人教版 必修第一册
神秘的氯气
18世纪70年代，瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色、有刺激性气味的气体。
1810年，英国化学家戴维才确认这种气体是一种新元素组成的单质——氯气。
课堂导入
一、氯气的实验室制法
药品
软锰矿MnO2
浓盐酸
加热
原理
MnO2 ＋ 4HCl(浓) MnCl2 ＋ Cl2↑ ＋ 2H2O
写出离子方程式
MnO2 + 4H+ + 2CI- Mn2+ + CI2↑ + 2H2O
浓盐酸的作用
还原性、酸性
交流讨论1
可以用稀盐酸代替浓盐酸吗？
稀盐酸还原性弱，不能代替浓盐酸
交流讨论2
在实际生产中使用过量的二氧化锰与浓盐酸反应，但产生的氯气总比理论值低，为什么？
随着反应进行，浓盐酸变稀，而当盐酸稀到一定程度就不再与MnO2反应产生Cl2。
一、氯气的实验室制法
交流讨论3
实验过程中需要加热但温度不能过高，原因是什么？
温度过高，大量的浓盐酸挥发造成氯气不纯。
一、氯气的实验室制法
交流讨论4
可以用其他的氧化剂来代替二氧化锰吗？
确定反应原理后，如何选择发生装置呢？
请同学们先根据初中学习过的气体实验室制法填写表格。
可用高猛酸钾、重铬酸钾等强氧化剂来代替。
二、氯气制备装置的选择
气体 制取原理（方程式） 反应物状态 反应条件 发生装置图
O2
O2
CO2
2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑
2KClO3 ===== 2KCl + 3O2↑
MnO2
2H2O2 ===== 2H2O + O2↑
MnO2
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+H2O
固 + 固
加热
固 + 液
不加热
固 + 液
不加热
二、氯气制备装置的选择
反应原理：
MnO2 + 4HCl (浓) Cl2↑ + MnCl2 + 2H2O
1、气体发生装置
A. 固液常温型
B. 固固加热型
C. 固液加热型
D. 液液加热型
依据反应物的状态与反应条件选择
二、氯气制备装置的选择
【思考与讨论】
浓盐酸
MnO2
分液漏斗
圆底烧瓶
酒精灯
实验室制备氯气的发生装置
固+液加热装置
防止盐酸挥发
√
控制反应速率
√
二、氯气制备装置的选择
排空气法
收集难溶或微溶于水
（或其他液体）的气体
排水法
向上排空气法
（收集密度比空气大的气体）
向下排空气法
（收集密度比空气小的气体）
气体收集装置
二、氯气制备装置的选择
2、氯气的收集装置
① 排空气法
向上排空气法
向下排空气法
二、氯气制备装置的选择
2、氯气的收集装置
② 排水法
饱和食盐水可以在很大程度上减少Cl2在水中的溶解
排饱和食盐水法
二、氯气制备装置的选择
【思考与讨论】
图中装置能否收集到纯净、干燥的氯气？
如果不能，杂质是什么？如何除去杂质？
不能。
浓盐酸会挥发，且含有水蒸气。
二、氯气制备装置的选择
【改进装置】
除杂装置
抑制氯气的溶解
除去Cl2中的HCl气体
HCl在水中的溶解度很大（大约是1:500）
干燥Cl2，除去水蒸气
二、氯气制备装置的选择
【干燥装置】
液体干燥剂：浓硫酸
固体干燥剂：五氧化二磷、无水CaCl2、碱石灰等
液态试剂
固态试剂
常见干燥剂：
二、氯气制备装置的选择
实验室制备氯气的装置
NaOH溶液吸收Cl2，防止污染环境
不能用澄清石灰水吸收氯气
尾气处理
湿润KI淀粉试纸——变蓝
湿润蓝色石蕊试纸——先变红后褪色
验满方法
二、氯气制备装置的选择
【练习1】实验室制氯气时有如下操作，操作顺序________________________
①③④②⑥⑤
① 连接好装置，检查气密性
② 缓缓加热
③ 在烧瓶中加入少量的MnO2，向分液漏斗中加入浓盐酸
④ 通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸
⑤ 将多余氯气用浓NaOH溶液吸收
⑥ 当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气
先固后液
三、氯离子的检验
在三支试管中分别加入2～3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，再分别加入少量稀硝酸，观察现象，填写下表：
试液2～3 mL 实验现象 离子方程式
滴入几滴 硝酸银溶液 加入少量 稀硝酸
试管①： 稀盐酸 产生白色沉淀 沉淀不溶解
试管②： NaCl溶液 产生白色沉淀 沉淀不溶解
试管③： Na2CO3溶液 产生白色沉淀 沉淀溶解
Cl- + Ag+ = AgCl↓
Cl- + Ag+ = AgCl↓
CO32- + 2Ag+ = Ag2CO3↓
Ag2CO3 + 2H+ = 2Ag+ + CO2↑ + H2O
三、氯离子的检验
具体操作
取少量待检液于一洁净试管中，向试管中加入稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液，若产生白色沉淀，则被检液中含有Cl-。
原理
Ag++ Cl- = AgCl ↓
试剂
AgNO3溶液、稀硝酸
结论
溶液中含有Cl-
【思考】检验Cl-时，为什么要加稀硝酸酸化的AgNO3溶液？
排除CO32- 的干扰 ( Ag++ CO32- = Ag2CO3 ↓ )
（ Ag2CO3 是难溶于水、可溶于酸的白色沉淀）
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